7 Мунайдын химиялык курамы элементті тобтың

Фракциялық құрамы. Температураның нақтылы мөлшерлері аралығында қайнайтын күрделі құрамды сұйықтарды буландыру және жиналған бүды конденсаттау арқылы әр түрлі фракцияларға жіктеу. Мұнай өндірісінде фракциялау бензин, керосин т.с.с фракцияларды бөліп алуға пайдаланылады. Көмірсутектердің 60⁰ С дейін қайнап шығатын бөлігін петролейлі эфир, 200⁰С –бензин, 200-300⁰-керосин, 300-400⁰С- газойл, 400-500⁰С-майлар, 500⁰С жоғары асфальт деп атайды.

8 Мұнайдың көмірсутекті емес қосындыларының сипаттамасы.

Мұнайды талдағанда көміртегі мен сутегінің қосындысы ешқашан 100% болмайды, бұл жағдай көмірсутектіі емес – оттегілі, азотты, күкіртті қосындылардың бар болуымен байланысты.

Оттегілі қосындыларға су, шайырлар, нафтенді және майлы қышқылдар, балауыз, фенолдар жатады. Мұнайда су эмульсия түрінде немесе ерітілген күйінде болады. Мұнайдағы оттегінің көптеген бөлігі шайырлар, нафтенді қышқылдар және фенолдармен байланысты. Мұнайдағы оттегінің шамамен 95% шайырларда.

Нафтенді қышқылдардың мұнайдағы мөлшері 3% дейін. Бензинде қышқыл болмайды дерлік.

Фенолдар – бензолды шығыр құрамындағы бір немесе бірнеше сутек атомдарының гидроксил тобымен алмасуы нәтижесінде қалыптасқан хошиісті қосындылар – С6Н5ОН, түссіз қатты зат түрінде ұшырасады, өзіне тән иіс шығарады, +70°С температурада суда жақсы ериді.

Шайырлы заттар қара-қоңыр түсті жоғары молекулярлы қосындылар. Жер қойнауында оның мөлшері 25% жетеді. Мұнай айдауда қалдық түрінде қалады. Шайырлар негізінде хошиісті және нафтенді шығырлардан тұрады.

Азотты қоспалар. Мұнайдағы азотты қоспалар шайырлы заттармен байланысты. Азоттың мөлшері мен мұнайдың тығыздығы арасында тікелей тәуелділік бар. Мұнайдың фракцияларында азоттың мөлшері фракциялардың қайнау температурасымен бірге өседі. Азот мұнайда дербес азот, аммиак, пиридин, хинолин түрінде белгіленеді.

Азотты қоспалар мұнайдың тұрақты бөлігі ретінде кездеседі. Олардың мөлшері көп емес, бірнеше процент шамасында, ал азоттың орташа мөлшері 0,1-0,3%, кейде 1% дейін

Азотты қоспалардың ішінде пиридин (C₅H₅N) бензолға ұқсас, оның СН тобының біреуі азотпен ауысқан. Азотты қоспаларға жаралу тегі биогенді порфириндер жатады, мысалы мезопорфирин С₃₄Н₃₈N₄. Олар металдармен, негізінде ванадий және никелмен кешенді қоспалар құрастырады.

Ванадий және никель мұнай күліндегі ең басты элементтер. Мұнайдағы ванадийдің мөлшері 0,04% жетеді, никелдің мөлшері 0,01%.

Мұнайдағы азоттың пайда болуы туралы ғалымдарда бірыңғай пікір жоқ. Біреулері, порфириндер және олармен байланысты азот тірі организмдермен жасалып, мұрагерлі өнімдер түрінде мұнайға өткен. Басқа зерттеушілер мұнайда азоттың болуын бактериялар және белокты заттармен байланысты деп санайды.

Оттегі және азот мұнайдың сапасын нашарлатады, мұнайдың тығыздығы көбейіп, ауырланады, тұтқырлығы өсіп, жеңіл фракциялардың мөлшері азаяды, көмірсутекті емес компоненттердің мөлшері көбейеді.

Күкіртті қоспалар. Мұнайлар аз күкіртті болады (күкірттің мөлшері 0,2% дейін), бұл Каспий маңы ойпаңының тұз үсті мұнайы, Өзен, Жетібай, Теңге кенорындары. Күкіртті мұнайлар (күкірт 0,5% көбірек). Мысалы Королевское конорнында күкірттің мөлшері 2,7% жетеді, Жаңажол – 2,5%, Қарашығанақ – 0,6 – 2,16%, Теңіз – 0,7%, ал ілеспе газдың құрамында күкіртті сутектің мөлшері 19,25% жетеді.

Мұнайдың құрамында күкіртті қоспалар органикалық және бейорганикалық түрінде кездеседі. Бейорганикалық түрлеріне элементтік күкірт және күкіртті сутегі жатады. Мұнайдың құрамында күкірт өте аз мөлшерде байқалады. Күкіртті сутегі қабаттық жағдайларда газ түрінде және мұнайда еріген түрінде кездеседі.

Органикалық күкіртті қоспалар мұнайда меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер және тиофандар түрінде анықталған. Меркаптандарда SH тобы көмірсутекті радикалдарға (СН₃-) қосылған. Меркаптандар мейлінше жаман йісті болады. Метилмеркаптан (СН₃SH) 7,6⁰С температурада қайнайды, этилмеркаптанның (CH₃CH₂SH) қайнау температурасы 34,7⁰С.

Элементтік күкірт, күкіртті сутегі және меркаптандар металдармен реакцияға түседі, сол себепті оларды кейде «белсенді күкірт» деп атайды.

Сульфидтердің құрылысы R-S-R, бұл жерде R метанды, нафтенді немесе хош иісті мұнай қатарының кез келген радикалы болуы мүмкін. Ең төменгі молекулалық сульфидтің (CH₃-S-CH₃) қайнау температурасы 36⁰С.

Дисульфидтердің құрылысы R-S-S-R, бұлар ұнамсыз иісті сұйықтар. Ең төменгі молекулалық дисульфидтің (CH₃-S-S-CH₃) қайнау температурасы 118⁰С.

Тиофандардың құрылысы циклденген (тұйық). Тиофан шығыршығы циклопентанның құрылысына ұқсас, СН₂ тобы күкірт атомымен алмасқан.

Сульфидтер, дисульфидтер, тиофандар мұнай құрамындағы негізгі күкіртті қоспалар болып саналады, олар металдармен реакцияға түспейді, сондықтан пассивті күкірт қоспалары деп аталады

Мұнайдағы шайырлар мен күкірттің арасында тікелей тәуелділік байқалады. Айдау кезінде күкірт ұшпайтын өнімдерде сақталады, 330°С жоғары температурада қайнайтын қалдықта барлық күкірттің 75% болады.

Мұнайдағы күкірттің пайда болуын екі жолмен түсіндіріледі: күкірт бастапқы органикалық заттың өнімі; кіріктіруші таужыныстардағы темір сульфидтерінің және сульфаттарды тотықсыздандыратын бактериялардың әсерінен.

Күкіртсутек - өзіне ғана тән жағымсыз иіс шығаратын түссіз улы газ. Метанды көмірсутек күкіртпен қарым-қатынасында немесе меркаптандардың бұзылу кезінде пайда болады. Ол органикалық заттың биологиялық ыдырау процесінің бастапқы бір өнімі. Мұнайдағы күкіртті қосындылардың негізгі бөлігі хошиісті құрылымдармен байланысты. Зерттеушілердің көпшілігі күкірттенуді көне бассейндердің күкіртсутекпен талынуымен түсіндіріледі.

Оттегі және азот мұнайдың сапасын нашарлатады, мұнайдың тығыздығы көбейіп, ауырланады, тұтқырлығы өсіп, жеңіл фракциялардың мөлшері азаяды, көмірсутекті емес компоненттердің мөлшері көбейеді. Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамындағы ең зиянды заттар күкірт, күкіртті сутегі және олардың қоспалары.

Минералды компоненттер мұнайдың кіріктіруші таужыныстармен қарым-қатынасы нәтижесінде пайда болады. Олар никель, ванадий, темір. Ванадий және никель мұнай күліндегі ең басты элементтер, ванадийдің мөлшері 0,04% жетеді, никельдің мөлшері 0,01%. Никель көбінесе шайырларда кездеседі, олардың күлінде никельдің мөлшері 2,5%, ванадий асфальтендерде көбірек кездеседі. Мұнайдағы минералдық элементтер организмдерде бар, бұл жағдай мұнай мен органикалық заттың тектік жақындығы бар екенін көрсетеді. Органикалық жолмен пайда болған элементтерге фосфор да жатады.

Мұнайдағы көмірсутекті емес қосындыларды зерттеу мұнайдың пайда болу және өзгеру сауалдарын шешуге бастапқы затты айқындауда көмектеседі. Азотты қосындыларды зерттеу олар организмдермен тығыз байланысты екенін көрсетеді. Осының барлығы мүнайдың органикалық жолмен пайда болуының қосымша дәлелі болады (3.1 – кесте)

3.1 – кесте

Табиғи заттардың элементтік құрамы

элементтер	мұнай	асфальт	ОЗ (кероген)
С	84	84	79
Н	13	10	6
N	1,5	3	5
S	0,5	1	2
O	0,5	2	8